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高舵效船艉型线设计及配舵水动力性能模拟研究
| 论文题名： | 高舵效船艉型线设计及配舵水动力性能模拟研究 |
| 关键词： | 高舵效船;艉型线设计;CFD软件;配舵水动力 |
| 摘要： | 一直以来，保持或改变船舶航向的舵，作为船体舾装件，在船舶设计中几乎不会作为主要考虑因素。但随着船舶运输业的不断发展，各种新船型的不断问世，船舶的操纵性能日渐得到重视，如何提升舵效已成为人们思考和研究的主要领域之一。但在根据水动力学原理，通过改造船艉设计以提升舵效研究方面，却鲜有涉猎。 本研究基于水动力学原理，利用机翼的翼端固壁效应，通过对船艉型线和配舵进行设计改造，使船舶的舵效得以提高。并将其应用于某散货船后的配舵水动力性能进行了模拟研究，为舵效提升研究领域提供了有价值的参考。具体内容如下： ①利用机翼翼端固壁效应，选用NACA0015翼型进行模拟计算，获取展弦比增大引起的敞水舵水动力性能变化数据。 本研究选用船舵常用剖面型NACA0015翼型进行建模，获取展弦比增大引起的敞水舵水动力性能变化数据。首先通过计算NACA0015翼型模型在恒定流场中的升阻力系数，确定Fine-marine软件模拟计算的可靠性；其次，通过对NACA0015翼型模型增加翼端固壁，探究因镜像原理而等效增加展弦比后的机翼的流体动力性能，在得到添加翼端固壁的机翼的相关流体动力性能数据后，与原机翼的流体动力性能进行对比；最后，在验证翼端固壁对升力提升有效性的同时，获得机翼的升阻力系数参数变化量，作为后续研究中的比对参数。 ②进行高舵效船艉型线设计改造，以56000T散货船作为母型船进行建模。 根据添加翼端固壁对机翼升力及阻力等性能研究得出的升阻力系数参数，提出通过对船艉型线进行调整而提升舵效的一种新的船艉型线设计改造方法。此原理等同于将船艉底部当做固壁，对船艉底部型线做出调整，在不较大改变船艉型线结构的基础上，船体和配舵能有良好的空间配合，最终确保在工作角度内配舵的上端面可以和船艉底部紧贴或缝隙较小。根据新的船艉型线设计改造方法，选用某56000T散货船作为母型船进行船体改造，并对母型船和改造后新型船进行建模。 ③进行实际应用模拟计算，验证新的船艉型线设计方案的有效性和可行性。 分别对56000T母型船和改造后新型船的配舵性能进行不同舵角、不同航速、不同流场中的模拟计算，得到其配舵相关的水动力数据。同时利用计算得到的舵叶面压力分布图和流场图，得到压力分布参数和流体流动参数。根据升力阻力的变化数据，得到升阻力系数的变化规律，进而得到船体伴流、攻角、航速、流场条件对配舵水动力性能的影响程度。综合以上模拟计算结果，验证改造后船舶的高舵效性以及船艉改造设计方法的有效性和可行性。 |
| 作者： | 胡步洋 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 周玉龙 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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